虽然功率场效应VDMOS 和绝缘栅双极型晶体管IGBT等电力半导体元器件层出不穷,且在电力电子技术领域占有重要方位,晶闸管(可控硅) 却因耐高压耐大电流冲击的特性,仍有着安定的阵地,遭到用户的喜爱。在抛弃电流采样、扩大和履行等多个环节的情况下,将单结晶体管移相触发器中的晶体管差错扩大器改为集成运算扩大器,就可完成晶闸管直流稳压器的过流及短路维护,简化了电路结构,并提高了整机的安稳牢靠功用和AC – DC改换功率。
作业原理
差错扩大器选用集成运放的晶闸管直流稳压器的控制电路如图1 所示。被控主电路(图中未画) 是三相半控整流桥,再经LC 滑润滤波器,输出+ 12. 8 V 滑润直流电压。三相半控整流桥中的三个晶闸管,别离由图示控制电路中的脉冲变压器T2a 、T2b和T2c来触发。推进这三个脉冲变压器的三个移相触发电路是彻底相同的,且共用一个差错扩大器及其电压采样电路。为防止重复和繁琐,图中仅示出B 相的移相触发器电路, A 相和C 相电路则用虚线归纳。
移相触发器电路仍沿袭传统的单结晶体管式移相触发器。即当二极管VD3 阴极电压升高时,流过晶体管VT2 的电流(即电容C1 的充电电流) 减小,单结晶体管VT1 输出的脉冲电压后移,晶闸管导通角减小,输出电压减小。当VD3 管阴极电压下降时,VT2 管中电流增大,C1 充电速度加速,VT1 管输出脉冲电压前移,晶闸管导通角增大,输出电压也增大。但VT2 管中的最大电流是受电阻R3 阻值约束的,不可能无约束地增大,即晶闸管的最大导通角将由R3 锁定在小于180°大于0°的某个数值上。
将晶体管差错扩大器更换为运算扩大器式的差错扩大器,电路结构将简化,且扩大倍数便利可调,简单制成份额积分微分调理器(PID) ,使调压体系的动态特性更趋完美合理。VD2 管将C2 的滑润直流电压与移相触发器上的同步梯形波电压阻隔开来。当来自主电路的+ 12. 8V 输出电压发生改变时,取样电位器RP 上的电压也成份额改变,从而使运放N 的同相输入端3 脚电压相应改变,输出端6 脚电压按扩大倍数改变,终究导致晶闸管输出电压发生相反方向的改变,平衡主电路输出端的改变,坚持了输出电压的安稳。
当主电路输出端呈现过流或短路时,输出电压至少会发生较大跌落。而R3 的阻值又约束了晶闸管的最大导通视点,即便晶闸管已到达这个最大导通角,依然无法补偿过电流在主电路上发生的压降,使主电路输出端+ 12. 8 V 电压严峻跌落(短路时电压为0V) 。这样运放N 同相输入端3 脚电压就低于反相输入端2 脚,所以输出端6 脚输出超低电压,较大电流流过R3 ,VT2管集电极电压就会低于单结晶体管VT1 的峰点电压,VT1 管不能发生振动脉冲,主电路中的三个晶闸管也就无法导通,完成了过流(短路) 维护。与此同时,蜂鸣器HA 鸣叫,发光二极管VL 点亮,以声光的方式奉告操作人员:此刻已处于过流(短路) 维护状况。
负载毛病扫除后,按一下康复按钮SA ,C2上的直流电压经过电阻R7 从头使运放N 的3 脚电压高于2脚,6脚再次输出较高电压,晶闸管康复导通, + 12. 8V的输出电压康复正常。电容C3 为发动电容,开机瞬间若无C3 ,主电路尚无直流电压输出,运放N 的3 脚电压为零,而2 脚电压高于7 V 以上,故输出端6 脚电压很低(约为2V) ,电容C1 上电压达不到VT1 单结晶体管的峰点电压,VT1 管无脉冲电压输出,晶闸管不能导通,主电路输出端就会—直处于零电压状况。设置C3 后, 开机瞬间同步电压经过VD2 管对C3 充电,在RP 和R11发生高于运放N 的2 脚电压,6 脚即输出较高电压,使主电路输出端输出+12. 8 V 的直流电压。
不难看出,该电路与集电极输出式晶体管直流稳压器有相似之处,但该电路更优越——仅用一个电容就能自行发动,且一点点不影响稳压功用。
电路调试
该电路与主电路联通调试时,无妨将电阻R3 的阻值换大些,然后将主电路输出端负载逐步加大。假如加至设定维护电流值以下的某个电流时输出电压忽然降为零,这说明过流维护功用已开端施行,仅仅施行得过早了些。这时可将R3阻值减小一些,持续如前进行加载试验,此刻的维护电流动作值应比上次大了一些。持续减小R3 阻值,直至到达设定维护电流时施行维护停止。R3 阻值承认后,当选用相同阻值的固定电阻器替代,尽量不用电位器,避免其阻值调乱而损失或过早施行过流(短路) 维护功用,阻碍稳压器的正常使用。
众所周知,单结晶体管型触发器的触发功率并不很大,本文所述的使用电路用来触发三相半控晶闸管桥式整流器,其晶闸管标准为100A ,使+ 12.8V 稳压器输出电流可达180A ,超越180A 时,潜隐的过流(短路) 维护功用闪现———单结晶体管VT1 失掉振动脉冲,三个晶闸管截止。主电路中的三相电源变压器(图中未画出) 的容量和额外电压值决议了待维护电流动作值的上限,至于上限之下为何值动作,那就要由电阻R3 的阻值巨细来决议。实际上,单结晶体管VT1 和三极管VT2 的相关参数—如分压比、峰点电压、谷点电压、电流扩大倍数等,是与R3 阻值一同,共同来确认维护电流动作值的,不过VT1 和VT2 管参数的离散性较大,一般只用调整R3 阻值巨细的方法来确认维护电流的动作值,这样更便利更经济。这就不难理解:为什么同一类型同一标准的稳压器会呈现不同的R3 阻值了。对同一台稳压器而言,三个触发器中的单结管VT1 、三极管VT2 和电阻R3 的参数值应别离坚持共同,以保证三个晶闸管导通角的共同(对称) 性以及最佳纹波系数。
考虑到稳压器对输出电压的纹波系数有—定要求,并且滤波电感不可能定得太大,输出直流电压的可控规模也就不宜定得过宽,在供电电压下限且输出额外电流时,输出额外电压(如+ 12. 8 V) 上下有少量调理余量即可,这就要求制作者有必要规划好三相电源变压器副边绕组。然后,在调试中调整电阻R3 和电位器RP 阻值,以终究满意预期的输出特性的要求。虽然本文绘出的仅是一个详细的有用电路,但该电路方式及其作业原理适用于一切移相触发晶闸管直流稳压器,使用时彻底不用拘泥于这一个“有用电路”,尽可铺开思路,凭仗该题,充分发挥,以获得触类旁通的规划效果。
结束语
综上所述不难发现,控制电路以及未示出的主电路中,没有设置过流和短路维护电路,也没有专设置具有过流维护功用的元器件,却能实实在在地完成过流及短路的牢靠维护,并且这种维护电流的动作值能够在大规模内予以调理。这是一种没有过流维护环节却具有过流维护功用的晶闸管直流稳压器,是单结晶体管移相触发器和集成运算扩大器合理组合的成果。经过这一实例能够得到一些启示:将一些元器件进行合理组合,能够发生意想不到的效果——各种元器件也都或多或少的具有这样那样的潜隐功用。从某种含义上来说,活跃开发元器件潜隐功用的含义,甚至会超越开发新的元器件。这就如同将相同的文字进行新的组合,写出了另一篇意境深邃、饶有风趣的文章相同。愿本文能对传统元器件的更多新使用起到抛砖引玉的效果。